JPH06653U - 研削盤のワーク寸法制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リング溝品の溝研削において、研削後のポス
トプロセスゲージによる測定をできるだけ早い時期に行
えるようにし、加工寸法の安定化を図る。 【構成】 インプロセス溝径測定手段８およびポストプ
ロセス溝径測定手段９を備えた制御方式に適用する。イ
ンプロセス溝径測定手段８は、加工中ワークＷの寸法を
測定して砥石７の切込み深さの送り制御部１５に検出信
号を出力する。ポストプロセス溝径測定手段９は、加工
済みワークＷの加工寸法と、マスタワークＭＷの寸法を
測定する。この制御方式において、ポストプロセス溝径
測定手段９による加工済みワークＷの寸法測定時に測定
ワークＷおよびマスタワークＭＷの温度を各々測定する
温度センサ１２，１３を設ける。また、両ワークＷ，Ｍ
Ｗの測定温度差から加工寸法の測定値を温度補正する補
正演算手段１７を設ける。この補正後の加工寸法とマス
タワークの測定値とを比較手段１９で比較し、狙い寸法
から外れている場合にインプロセス溝径測定手段８へ補
正信号ｂを出す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、リング溝品の溝研削、例えば転がり軸受の軌道輪の溝研削や、そ の他のワークの研削を行う研削盤のワーク寸法制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、リング溝品の溝研削等において、加工寸法を自動制御するにつき、ワー ク研削中に研削箇所を直接にインプロセスゲージで実測しながら研削する方式が 採られている。 このような制御方式において、ゲージの温度特性による寸法ドリフト等に対処 するため、ポストプロセスゲージを用い、研削加工完了後の加工寸法を全個数自 動測定し、寸法レベルが目標範囲から外れた場合に、前記インプロセスゲージの 目標寸法の補正を行うようにしている。

【０００３】 このように研削後の寸法をポストプロセスゲージで測定する場合に、研削直後 ではワークに蓄熱された研削熱の影響で熱膨張があり、寸法を正確に測定するこ とができない。したがって、熱の影響を極力小さくするために、ある程度のワー クを滞留させて空冷すると共に、白灯油等で冷却した後、ポストプロセスゲージ で測定している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このように滞留させてからポストプロセスゲージによる測定を行うの では、インプロセスゲージに補正をかけるタイミングが滞留個数分だけ遅れてし まうことになる。そのため多数の不良品を発生することになる。また、空冷後に 白灯油等で冷却しても、室温までは完全に冷却しきらないため、熱膨張による測 定誤差も含まれてしまう。

【０００５】 この考案の目的は、研削後のポストプロセスゲージによる測定が早い時期に行 えて、加工寸法の安定化が図れる研削盤のワーク寸法制御装置を提供することで ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案の一実施例を実施例に対応する図１と共に説明する。この研削盤のワ ーク寸法制御装置は、インプロセスゲージ（８）およびポストプロセスゲージ（ ９）を備えた制御方式に適用される。インプロセスゲージ（８）は、加工中ワー ク（Ｗ）の寸法を測定して砥石（７）の切込み深さの送り制御部（１５）に検出 信号（ａ），（ｃ）を出力するものである。ポストプロセスゲージ（９）は、加 工済みワーク（Ｗ）の加工寸法と、マスタワーク（ＭＷ）の寸法とを測定するも のとする。 このような制御方式において、ポストプロセスゲージ（９）による加工済みワ ーク（Ｗ）の寸法測定に際して、測定ワーク（Ｗ）およびマスタワーク（ＭＷ） の温度を各々測定する温度センサ（１２），（１３）を設ける。１個の温度セン サで両ワーク（Ｗ），（ＭＷ）の測定を行うようにしても良い。また、両ワーク （Ｗ），（ＭＷ）の測定温度差から前記加工寸法の測定値を温度補正する補正演 算手段（１７）を設け、この補正後の加工寸法とマスタワークの測定値とを比較 してインプロセスゲージ（８）に補正信号（ｂ）を出力する比較手段（１９）を 設ける。

【０００７】

【作用】

研削加工は、インプロセスゲージ（８）で加工中のワーク寸法を実測しながら 目標寸法になるまで行われる。加工の完了したワーク（Ｗ）は、研削位置（Ｑ） からの排出後にポストプロセスゲージ（９）で加工寸法が測定され、同時にワー ク（Ｗ）の温度も温度センサ（１２）で測定される。マスタワーク（ＭＷ）の温 度も常に測定され、この温度差から熱膨張分の補正を行ってワーク（Ｗ）の加工 寸法とする。この補正後の加工寸法は、寸法基準となるマスタワーク（ＭＷ）の ポストプロセスゲージ（９）による測定値と比較手段によって比較し、目標値と ずれている場合、そのずれ分に応じてインプロセスゲージ（８）の目標寸法を補 正する。

【０００８】 このように、ワーク温度によりポストプロセスゲージ（９）の測定値を補正す るので、研削後にできるだけ早い時期にポストプロセスゲージ（９）による測定 を行い、インプロセスゲージ（８）へのフィードバックを行うことができる。ま た、寸法基準となるマスタワーク（ＭＷ）の温度を補正の温度基準とするため、 室温を直接に補正の基準とする場合に比べて安定した補正演算が行える。

【０００９】

【実施例】

この考案の一実施例を図１および図２に基づいて説明する。図１は制御ブロッ ク線図である。機械ベッド１上に、ワーク切込方向にスライド可能な砥石台２が 設置され、モータ３ａおよび送りねじ（図示せず）からなる切込み送り駆動部３ により進退駆動される。砥石台２には、ワークＷの軸方向にスライド可能なスラ イダ４が設置され、モータ５ａおよび送りねじ（図示せず）からなる砥石挿入駆 動部５により進退駆動される。前記スライダ４に砥石駆動モータ６が設置され、 そのモータ軸からなる砥石軸７ａに回転砥石７が設けられている。

【００１０】 ワークＷは、例えば転がり軸受の外輪となるリング状部品であり、研削位置Ｑ で主軸（図示せず）のチャックに把持されて回転させられる。この研削位置Ｑに おいて、研削中のワークＷの研削加工面である軌道溝の溝径を測定するインプロ セス溝径測定手段８が設けられている。この測定手段８は、例えば直径測定が可 能な２つの測定端子８ａ，８ａを有するフォークゲージ形式の電気マイクロメー タと、そのアンプとからなり、直径値の目標寸法を零点に調整しておくことによ り目標寸法からのずれ量が寸法信号ａとして出力されるように構成され、かつ外 部からの補正信号ｂの入力により、零点補正を行う機能を備えている。

【００１１】 研削位置Ｑと離れてポストプロセス溝径測定手段９が設けてあり、その測定位 置へ研削位置ＱのワークＷが搬送装置１０で自動搬送される。ポストプロセス溝 径測定手段９は、前記と同様なフォークゲージ形式の電気マイクロメータと、そ のアンプ等とで構成される。ポストプロセス溝径測定手段９には、マスタワーク ＭＷの常置部Ｐと、この常置部ＰのマスタワークＭＷを測定位置に対して自動搬 入および自動搬出するマスタワーク搬入搬出装置１１とが付設してある。また、 ポストプロセス溝径測定手段９による測定中ワークＷの表面温度を測定する温度 センサ１２、および常置部ＰのマスタワークＭＷの表面温度を測定する温度セン サ１３が設けてある。マスタワークＭＷは、通常のワークＷと同様な形状に特別 に高精度に加工したワークであるが、寸法基準となる溝径以外の箇所はワークＷ と異なる形状であっても良い。 なお、マスタワーク搬入搬出装置１１を設ける代わりに、ポストプロセス溝径 測定手段９の測定機構部をマスタワークＭＷの常置部Ｐへ旋回移動等によって移 動させるようにしても良い。その場合、前記２個の温度センサ１２，１３は１個 で共用される。

【００１２】 測定装置演算部１４は、インプロセス溝径測定手段８およびポストプロセス溝 径測定手段９の寸法信号を処理する手段であり、次の各手段を備えている。すな わち、信号変換手段１６，補正演算手段１７，マスタワーク寸法記憶手段１８， および比較手段１９を備えている。

【００１３】 信号変換手段１６は、インプロセス溝径測定手段８の寸法信号ａを所定の信号 ｃに変換してＮＣ送り制御部１５に出力する手段であり、例えば寸法信号ａの値 が目標値である零点に達すると、前記信号ｃとして切込み送りの停止信号を出力 する。また、信号変換手段１６は、目標値である零点の他に、何点かの途中判定 値が設定され、寸法信号ａの値が途中判定値になると、前記信号ｃとして所定の 信号を出力する。ＮＣ送り制御部１５では、その信号ｃに応答して、設定された 切込み速度の信号ｄを出力する。すなわち、粗切込みから、仕上げ切込み、およ びスパークアウトという順序で、途中判定値毎に速度変更を行う。

【００１４】 補正演算手段１７は、ポストプロセス溝径測定手段９の測定値を各温度センサ １２，１３の温度計測値を用いて後述のように補正する手段である。マスタワー ク寸法記憶手段１８は、ポストプロセス溝径測定手段９によるマスタワークＭＷ の溝径測定値を記憶する手段であり、測定毎にその記憶内容を更新する。比較手 段１９は、補正演算手段１７の出力である補正後の加工寸法（溝径測定値）を、 マスタワーク寸法記憶手段１８の記憶寸法から得られる目標寸法と比較し、ずれ がある場合にそのずれ量に応じた補正信号ｂをインプロセス溝径測定手段８に出 力する手段である。マスタワークＭＷの寸法は必ずしも目標寸法ではなく、マス タワークＭＷの測定寸法に所定寸法を加算し、あるいは係数を掛けた値を比較手 段１９における目標寸法としても良い。目標寸法の演算手段は、マスタワーク寸 法記憶手段１８と比較手段１９との何れに設けても良く、目標寸法をマスタワー ク寸法記憶手段１８に記憶するようにしても良い。

【００１５】 ＮＣ送り制御部１５は、研削盤のＮＣ装置における一部の機能手段を示したも のであり、ＮＣプログラムに従って切込み送り制御信号ｄおよび芯位置制御信号 （図示せず）を各軸モータ３ａ，５ａに出力する。

【００１６】 上記構成の動作を説明する。研削位置Ｑにおいて、ワークＷはインプロセス溝 径測定手段８で加工寸法である溝径を測定しながら砥石７によって溝内径面を研 削する。測定値が目標値に達すると、砥石７の切込み送りを停止して研削を完了 する。

【００１７】 研削加工の完了したワークＷは、ポストプロセス溝径測定手段９へ自動搬送し て加工寸法を測定する。このとき、同時にワークＷとマスタワークＭＷの温度を 温度センサ１２，１３により測定し、これらの温度測定値で加工寸法の測定値を 補正演算手段１７によって補正する。

【００１８】 具体的には、図２に示すように、ポストプロセス溝径測定手段９での寸法測定 値をＸ、このときのワークＷの温度をＴ、マスタワークＭＷの温度をＴ₀ 、室温 状態でのワークＷの寸法をＸ₀ とすると、 Ｘ₀ ＝Ｘ／（１＋α・ΔＴ・Ｋ） で与えられる。この演算を補正演算手段１７により行う。 但し、ΔＴ＝Ｔ−Ｔ₀ 、α：熱膨張係数、Ｋ：補正係数、である。 この熱膨張係数αは、一般的に材質により既知であるが、これ以外に形状や温 度測定方法により誤差が生じる。そのため、実験により求めた補正係数Ｋを乗じ て補正している。なお、図２においてｔ₀ ，ｔ₁ ，ｔ₂ は、各々研削完了時、ポ ストプロセス溝径測定手段９による測定時、および室温状態飽和時を示す。

【００１９】 マスタワークＭＷの寸法は、ワークＷの非測定時に常にポストプロセス溝径測 定手段９で測定し、マスタワーク寸法記憶手段１８の記憶値を更新しておく。す なわち、マスタワークＭＷの寸法測定は、運転の立上り時の他に、工程待ち復帰 時と連続サイクル中に定期的に行う。マスタワークＭＷの温度は、この寸法測定 時に測定して前記の温度補正に用いても良い。

【００２０】 補正演算手段１７で演算した補正後の加工寸法は、比較手段１９によってマス タワーク記憶手段１８の記憶寸法から得られる目標寸法と比較し、設定許容範囲 から外れている場合にはその差に応じた補正信号ｂをインプロセス溝径測定手段 ８に送る。インプロセス溝径測定手段８は、この補正信号ｂによって零点補正等 により目標寸法の補正を行う。

【００２１】 このワーク寸法制御装置は、このようにポストプロセス溝径測定手段９による 加工寸法の測定時にワークＷの温度測定を行い、加工寸法の測定値を温度補正す るようにしたため、ポストプロセス溝径測定手段９による測定を研削加工後にで きるだけ早期に行ってインプロセス溝径測定手段８へのフィードバックの遅れ時 間を短くすることができる。そのため、加工寸法が安定し、多量の寸法不良品を 生じることがなくなる。

【００２２】 また、前記の補正演算に際して、寸法基準となるマスタワークＭＷの温度を基 準温度とするため、室温を直接に補正の基準とする場合に比べて安定した補正演 算が行え、加工寸法がより一層安定する。

【００２３】 なお、比較手段１９による補正信号ｂの送出は、加工寸法が設定範囲を超えた 場合に必ずしも毎回行わなくても良い。一例を具体的示せば、次のように行う。 すなわち、比較装置１９における許容範囲を図３の＋ＮＧ〜−ＮＧの範囲とし、 加工良好範囲を＋ＯＫ〜−ＯＫの範囲に設定する。数値例を示すと、＋ＮＧおよ び−ＮＧを各々＋１０μｍ，−１０μｍに、＋ＯＫおよび−ＯＫを各々＋４μｍ ，−４μｍに設定する。この場合に、補正演算手段１７から出力される加工寸法 につき、１０個中で７個が目標値（零点）に対してプラスであると、−０．５μ ｍ、マイナスであると＋０．５μｍの補正を行わせる補正信号ｂを出力する。ま た、＋ＯＫ〜＋ＮＧ、または−ＯＫ〜−ＮＧの範囲が２個連続して測定されると 、それぞれ−２μｍ，＋２μｍの補正を行わせる。

【００２４】

【考案の効果】

この考案の研削盤のワーク寸法制御装置は、ポストプロセスゲージによる加工 寸法の測定時にワークの温度測定を行い、加工寸法の測定値を温度補正するよう にしたため、ポストプロセスゲージによる測定を研削加工後にできるだけ早期に 行ってインプロセスゲージへのフィードバックの遅れ時間を短くすることができ る。そのため加工寸法が安定し、多量の寸法不良品を生じることがなくなる。ま た、補正演算の温度基準を、寸法基準となるマスタワークの温度とするため、室 温を基準とする場合に比べて安定した補正演算が行え、加工寸法がより一層安定 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】その補正演算に使用するワーク寸法と時間との
関係、およびワーク寸法と温度との関係曲線を示すグラ
フである。

【図３】加工寸法の測定値と許容範囲等との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

３…切込み送り駆動部、７…砥石、８…インプロセス溝
径測定手段、９…ポストプロセス溝径測定手段、１２，
１３…温度センサ、１４…測定装置演算部、１５…ＮＣ
送り制御部、１７…補正演算手段、１８…マスタワーク
寸法記憶手段、１９…比較手段、ＭＷ…マスタワーク、
Ｗ…ワーク

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工中ワークの寸法を測定して砥石の切
   込み深さの送り制御部に検出信号を出力するインプロセ
   スゲージと、加工済みワークの加工寸法およびマスタワ
   ークの寸法を測定するポストプロセスゲージと、前記加
   工寸法の測定に際して測定ワークおよびマスタワークの
   温度を各々測定する温度センサと、両ワークの測定温度
   差から前記加工寸法の測定値を温度補正する補正演算手
   段と、この補正後の加工寸法とマスタワークの測定値と
   を比較して前記インプロセスゲージに補正信号を出力す
   る比較手段とを備えた研削盤のワーク寸法制御装置。